未来的能源细菌产生的光合作用氢

从化石燃料向可再生能源的过渡是21世纪全球最重要的挑战之一。为了实现国际公认的将全球变暖限制在最大1.5度的目标，国际社会必须大幅度减少全球CO 2排放。尽管长期以来，德国一直被视为这一能源转型的先驱，但在能源领域向可再生能源的广泛转换仍然是未来的前景。在这方面，氢作为一种有希望的，潜在的气候中性能源，在未来可能发挥重要作用。它用于燃料电池，可为各种应用提供能量，并且仅产生水作为废物。目前，氢主要是通过电解水获得的，这一过程最初需要能量输入，到目前为止，能量输入大部分来自化石燃料。气候中性的氢经济，即所谓的绿色氢的使用，要求氢的生产仅基于可再生能源。研究人员正在尝试开发这种可持续能源，例如通过光合作用。从那时起，光合作用就以食物或化石燃料的形式向人类提供了来自阳光的能量。在这两种情况下，太阳能最初都存储在碳化合物(例如糖)中。如果利用这些碳化合物，CO2被解放。为了从碳化合物中回收太阳能，将光合作用的CO 2固定方法基本颠倒了。

在基尔大学，与RüdigerSchulz教授相关联的是，由Kirstin Gutekunst博士领导的植物研究所光能自养生物初级研究小组在光能自养生物中的研究，研究了如何在节能过程中避免这种碳循环以及由此产生的CO 2排放。“为此，直接以氢的形式存储太阳能特别有前途，这不会产生CO 2Gutekunst解释说她的研究方法。她和她的团队一起研究了一种特定的蓝细菌：通过光合作用，它可以产生几分钟的太阳能氢，但是随后被完全消耗掉了。在他们目前的研究中，基尔研究人员描述了这种机制如何在未来的生物技术应用中潜在使用：他们能够将活的蓝细菌的一种特定酶(一种所谓的氢酶)与这种酶的光合作用结合在一起。科学家今天在著名的科学杂志《自然能源》上发表了他们的发现。

蓝细菌作为氢工厂

就像所有绿色植物一样，蓝细菌能够进行光合作用。在此过程中，太阳能被用来分解水并以化学方式存储太阳能，特别是以糖的形式。电子通过所谓的光系统，在其中进行级联反应，最终产生通用的能量载体三磷酸腺苷(ATP)和所谓的还原当量(NADPH)。随后，CO 2需要ATP和NADPH固定产生糖。因此，产生氢所需的电子通常是代谢过程的一部分，该代谢过程为蓝细菌提供了糖形式的储存能量。基尔研究小组已经开发出一种方法来重定向这些电子，并刺激生物的代谢，主要产生氢。